Unsere Aufgabe in dieser Diplomarbeit bestand darin, eine Grundlage für das Übertragen von Daten über das ISDN zu schaffen, auf welcher zu einem späteren Zeitpunkt weiter aufgebaut werden kann.

Die Arbeit zur Erfüllung dieser Aufgabe bestand aus der Entwicklung von Hard- und Software. Die Hardware besteht aus den folgenden Komponenten:

• Display-Input-Output-Board, mit einem Display für die Anzeige von Informationen, acht Funktionstasten, einer Schalterreihe und einer LED-Reihe.
• ISDN-Adapter, als Interface zwischen dem Mikroprozessorboard und der S0-Schnittstelle.

Die Software übernimmt die folgenden Aufgaben:

• Decodieren von empfangenen Frames, d.h. von Meldungen die über das ISDN-Netz gesendet worden sind.
• Anzeige von gewissen Teilen dieser Meldungen, wie z.B. der Telefonnummer des rufenden Gerätes.

Stand der Arbeit:

• Wir hinterlassen eine Schnittstelle, welche eine gute Basis für die Weiterführung dieser Arbeit bildet.

Die Diplomarbeit war sehr spannend und wir fanden es interessant, einen vertieften Einblick in das ISDN zu erhalten.

Die Aufgabe dieser Diplomarbeit bestand darin, ein Mikrocontrollerboard auf der Basis des C164CI Prozessors zu entwickeln. Das Board sollte sowohl als Evalations-Board im Laborbetrieb wie auch als Basismodul für eventuelle externe Aufträge dienen.

Wir haben viel Wert darauf gelegt das Board modular aufzubauen, d.h. dass die einzelnen Komponenten beliebig kombiniert werden können. In der Dokumentation wurde viel Wert darauf gelegt die Entwicklung von Applikationen für unsere Baugruppe einfach darzustellen. Im Speziellen wird das Ansprechen von zusätzlichen Hardware klar erläutert.

• Erfahrungen gesammelt beim Design und der Fabrikation gedruckter Schaltungen mit dem Protel99.
• Inbetriebnahme des Mikrocontrollerboard
• Einsetzen eines ICE (in circuit emmulator)
• Anschaltung von Peripherie an einen Mikrocontroller (EPROM, RAM usw.)
• Anpassung des existierenden Monitors der Keil IDE an den verwendeten Mikrocontroller

Bei der Entwicklung des Basisboards lag das Hauptproblem darin, dass der uns zur Verfügung gestellte Mikrocontroller eine spezielle Version des C164CI war. Die von uns verwendete Chip-Select-Logik ist in diesem Typ nicht implementiert. Da dieser Umstand in keiner uns zugänglichen Dokumentation beschrieben ist, waren wir während etwa 1,5 Wochen auf der Suche nach einem nicht vorhandenen Fehler in unserem Design.

In meiner Diplomarbeit hatte ich die Aufgabe, für die Firma Rotondo GmbH einen Fensteröffnerautomaten zu entwickeln und dabei insbesondere zu versuchen, den Antrieb durch das Herausfinden der geeignetsten Ansteuertechnik des eingesetzten Schrittmotors möglichst auf ruhigen Lauf zu trimmen. Leider wurde der Ablauf der Diplomarbeit dadurch gestört, dass das Hauptentwicklungswerkzeug, ein In-Circuit-Emulator (ICE) für den zu verwendenden Prozessor nicht lieferbar war. Letzteres erfuhren wir erst zwei Wochen nach Beginn der Diplomarbeit. Die Arbeit wurden dann mit im MC-Labor vorhandener Mikrokontrollerhardware (mit einem ähnlichen Prozessor) soweit möglich zu Ende geführt. Das heisst dass, unter Berücksichtigung der von Rotondo vorgegebenen Kriterien und der technischen Machbarkeit wohl das Letzte aus dem gegebenen Motor herausgeholt wurde. Leider sind die gewünschten technischen Leistungen mit diesem Antrieb nicht vollständig realisierbar. Vorschläge für Verbesserungen sind im Kapitel 13 aufgeführt.

Als persönlich wohl wichtigste Erfahrung möchte ich den vertieften Einblick in die Technik der Schrittmotoren und ihrer Ansteuerung betrachten. Dieses wichtige Bindeglied zwischen Elektronik und Mechanik sollte mir in Zukunft keine Probleme mehr bereiten.

Unser Auftraggeber, die Firma E&B Räuchertechnologien AG, rüstet Koch- und Räucheranlagen für die Fleischproduktion mit Steuerungen aus. Um den Kochverlauf steuern zu können, wird in die Mitte des Kochgutes eine Kerntemperatursonde gesteckt. In unserer Diplomarbeit geht es darum, ein System aus Hard- und Software zu entwickeln, dass die Kern- aus der Raumtemperatur berechnet. Damit kann die umständliche und teilweise problematische Kerntemperatursonde im Betrieb ersetzt werden.

Als Zielhardware steht ein embedded PC/104-System zur Verfügung, dass die nötigen Peripherieschnittstellen enthält, um mit der Kochsteuerung zu kommunizieren und die Raumtemperatur zu messen. Die Software läuft auf dem Betriebssystem MS-DOS 6.22 und enthält die Finite-Element-Methode, um die Kerntemperatur zu berechnen. Die Kombination aus Programm und Zielsystem wird als CTCB (Core Temperature Calculation Box) bezeichnet. Die CTCB ist so konzipiert, dass es möglich ist, auch mehrere Kochsteuerungen zu bedienen. Im bestehenden System ist die gleichzeitige Versorgung für vier Kochsteuerungen mit den berechneten Kerntemperaturen realisiert.

Stand der Arbeit: Das Softwarekonzept wurde bereinigt. Das PC/104-System wurde mit Ausnahme des Onboard-Flash-Memory des Core-Moduls in Betrieb genommen. Das CTCB-Programm ist momentan als erweiterte Version fertiggestellt. Die Erweiterung erlaubt die Visualisierung des Systemzustandes der CTCB. Zusammengefasst kann man sagen, es liegt ein, den Wünschen entsprechender, funktionsfähiger Prototyp der CTCB vor. Damit konnte bereits ein erster erfolgreicher Kochvorgang im Feldeinsatz gefahren werden.

Im Mikrocomputer-Labor wurden bisher für die SMP-Zielsysteme Assembler, Pascal und Borland-C mit einem selbst entwickelten Debugger eingesetzt. In Zukunft soll eine professionelle Entwicklungsumgebung CAD-UL (Workbench for Embedded System) für diese Systeme verwendet werden. Während man bis anhin jeden einzelnen Schritt aus der DOS-Umgebung heraus startete, wird mit der CAD-UL Umgebung eine Software geliefert, welche alle Aufgaben auf einen Schlag erledigen kann. Somit hat dies nicht nur den Vorteil einer einfacheren Bedienung, sondern es stammen auch alle Komponenten der Software aus dem gleichen Haus und greifen somit optimal ineinander.

Unsere Aufgabe war es, sich mit der neuen Arbeitsumgebung vertraut zu machen und auf unser bestehendes System zu integrieren. Insbesondere mussten wir den Monitor, welcher von der Firma CAD-UL geliefert wurde auf das SMP-E20 anpassen. Die dafür notwendigen Änderungen wurden in enger Zusammenarbeit mit der Lieferfirma vorgenommen. Im weiteren sollte an einem Beispiel die Realisierbarkeit eines grösseren Projektes (Uhr) unter CAD-UL aufgezeigt werden.

Da vorgesehen ist, dass die Studenten im Microcomputer-Labor in Zukunft ihre Laborübungen mit der neuen Workbench durchführen, wurde eine spezielle Anwenderdokumentation über die Bedienung der Workbench verfasst.

Als Hostrechner hat sich mittlerweile der PC mit aufgesetztem NT 4.0 durchgesetzt. Somit war dies die Plattform, auf welcher wir die Workbench installierten und die ersten Versuche durchführten. Das Zielsytem SMP-E20 stammt aus dem Haus Siemens und wird dort seit Jahren mit Erfolg vertrieben. Zur Entwicklung respektive Anpassung des Monitors kam die Workbench selbst zum Einsatz. Dabei wurden uns die Möglichkeiten, die diese Entwicklungsumgebung bietet, erst im Verlauf der praktischen Arbeit richtig klar.

Eine Rechner-Programmierbare-Steuerung (RPS) soll bei einer Störung automatisch eine Meldung (SMS oder E-Mail) an den entsprechenden Servicetechniker versenden, um die Störung möglichst schnell beheben zu können. Das Versenden einer Meldung soll auch nach Abschluss eines Arbeitszyklus oder bei Notwendigkeit eines Wartungseingriffs ermöglicht werden. Zusätzlich sollte der Servicetechniker via SMS die Anlage auch steuern können.

Im Rahmen der Diplomarbeit galt es, eine Machbarkeitsstudie durchzuführen und darin verschiedene Lösungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Es resultierten folgende Lösungsvarianten:

1. GSM-Modem, das über die serielle Schnittstelle direkt an die RPS angeschlossen wird. Das GSM-Modem erlaubtSMS-Meldungen und E-Mails zu versenden und SMS-Meldungen zu empfangen.
2. ISDN-/Analogmodem, das über die serielle Schnittstelle direkt an die RPS angeschlossen wird. Über einen öffentlichzugänglichen Gateway von Swisscom können via Modemverbindung SMS-Meldungen versendet werden.
3. Ein eigener PC-Gateway, der direkt via Modem vom RPS angesprochen wird, die Meldungen von der RPS entgegen nimmt und diese als SMS oder E-Mail weiter an den gewünschten Empfänger sendet.Der PC-Gateway arbeitet mit demselben Protokoll wie der Swisscom-Gateway aus der Lösung 2. Zusätzlich wäre ein bidirektionaler Betrieb möglich.
4. Einwahl zu einem Internetprovider. Anschliessend werden die RPS-Meldungen direkt mit demSMTP-Protokoll als E-Mail verschickt. Zusätzlich wäre das Versenden von SMS-Meldungen über einen der zahlreichen Internet-to-SMS-Gateways möglich.

Die ersten drei Lösungsvarianten wurden als Prototyp realisiert, die nun dem Industriepartner B&R Automation für Demonstrationszwecke zur Verfügung stehen.

Das Ziel unserer Arbeit war es, einen CANopen fähigen Drucksensor zu realisieren. Unser Teil beschränkte sich auf die Hardware-Entwicklung und die hardwarenahe Programmierung.

Um einen Druck-Messwert mit dem CANopen-Protokoll zu versenden, wird ein Analog-Digital-Wandler(ADC), ein Mikroprozessor, und ein CAN-Controller benötigt. Auf dem Mikroprozessor ist das CANopen-Protokoll implementiert. Der CAN-Controller bildet die Schnittstelle auf den CAN-Bus.

Der von uns entwickelte Print enthält einen ADC, Anpassungs-Schaltungen für die Sensor-Signale an den ADC, einen Motorola HC12 Mikroprozessor mit integriertem CAN-Controller sowie weitere benötigte Komponenten. Die Abmessungen des Print sind so gewählt, dass dieser in das vorgegebene Sensorgehäuse passt.

Dem Benützer des Knotens stehen DIP-Schalter zur Einstellung der Übertragungsgeschwindigkeit und der Knotennummer zur Verfügung. Der Arbeitszustand wird ihm durch zwei verschiedenfarbige Leuchtdioden angezeigt.

Die Software wurde strikt nach dem Schichten-Modell entworfen. Sie stellt Methoden zur Verfügung, welche die, mit der Arbeitsgruppe Zm99/2b definierten, Schnittstellen bilden.

Mit Ausnahme des ADC wurden alle Komponenten erfolgreich in Betrieb genommen und getestet. Via CAN-Bus können die verschiedenen Funktionalitäten angesprochen werden. Das CANopen-Protokoll muss durch Portierung des Software Layers (DA Zm99/2b) noch integriert werden.